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Células estaminais do uso dos pesquisadores para criar in vitro o modelo neural do tecido 3D

Os pesquisadores nas Universidades de Illinois no Urbana-Campo usaram com sucesso células estaminais para projectar tecido de nervo vivo do biohybrid para desenvolver os modelos 3D de redes neurais com as esperanças de ganhar uma compreensão melhor de como o cérebro e estas redes trabalham.

O primeiro autor, Gelson Pagão-Díaz-Díaz, compara o tecido produzido a uma unidade de processamento do computador, que forneça o princípio básico ao super-computador de hoje. Pagão-Díaz é um aluno diplomado no grupo do prof. Rashid Bashir no departamento da tecnologia biológica na faculdade de Grainger da engenharia. Bashir é igualmente o decano da faculdade. “Poder formar o tecido 3 dimensional que consiste nos neurônios pode dar-nos a capacidade para desenvolver modelos do tecido para a selecção da droga ou unidades de processamento para computadores biológicos”, Pagão-Díaz disse.

O cérebro é desafiante estudar em uma pessoa real, mas em poder compreender como estas redes se tornam usando um modelo 3D fora das promessas do corpo de dar a pesquisadores uma nova ferramenta para compreender melhor como trabalha. Estes modelos poderão ajudar a compreender como as anomalias formam, por exemplo o que causa doenças tais como Alzheimer.

A equipe podia dar a geometria 3D ao tecido vivo feito dos neurônios que o optogenetics, assim que eles poderia ser activado com luz azul. Estes tecidos poderiam ser usados para estudar os comportamentos complexos que acontecem no cérebro e como estes tecidos reagem com as drogas novas que estão sendo tornadas. Poderia igualmente significar menos dependente em animais testar no futuro estas drogas.

“Se nós podemos controlar como estes neurônios se comunicam um com o otro, se nós podemos os treinar que usam o optogenetics, se nós podemos os programar, a seguir nós podemos potencial usar-se para executar funções da engenharia,” Bashir disse. “No futuro, nossa esperança é aquela podendo projectar este o tecido neural, nós pode começar a realizar unidades de processamento biológicas e os computadores biológicos, similares ao cérebro.”

O projecto foi financiado através de uma ciência do NSF e de um centro de tecnologia EBICS (comportamentos emergentes de sistemas celulares Integrated) e publicou este mês nas continuações da Academia Nacional das Ciências. Foi inspirado pelo trabalho feito cinco anos há nos músculos de funcionamento se tornando, onde pesquisadores no laboratório de Bashir, os bio bot desenvolvidos que podem andar quando estimulados com electricidade ou luz.

Esta nova obra foi executada pela equipe interdisciplinar consiste em Pagão-Díaz, em Bashir, em Karla Ramos-Cruz da tecnologia biológica, em Richard Sam da escola da biologia molecular e celular, em Mikhail Kandel e prof. Gabriel Popescu de elétrico e da engenharia informática, e em Onur Aydin e prof. Taher Saif da ciência e da engenharia mecânicas.

Neste estudo, a equipe desenvolveu as indicações neurais do tecido que podem formar formas diferentes. Os hydrogels e a fibrina usados equipe para fazer o milímetro às estruturas da escala do centímetro que não tem andaimes rígidos e pode ser moldado em um número de formas desejadas.

É um pacote de centenas aos milhares de mícrons das pilhas que contenha muitas populações com uma composição genética similar in vivo aos tecidos. Como nós continuamos desenvolva estes métodos da bio-fabricação, nós deve poder capturar muitos fenômenos que acontece in vivo. Uma vez que nós podemos provar aquele, nós poderemos imitar a morfologia que nós vemos no cérebro. Uma vez que nós mostramos que o tecido projetado fora do corpo é similar ao tecido no corpo, a seguir nós podemos então fabricá-los a toda hora.”

Gelson Pagão-Díaz, primeiro autor

Além do teste da droga, a equipe está especialmente interessada em poder recapitular a maneira que estas redes puderam desenvolver a aprendizagem e a memória.

“Poder fabricar estas indicações do tecido fora do corpo permite que nós caracterizem e para estudar em grande detalhe sua actividade elétrica,” Pagão-Díaz sublinhou. “o grupo largo de regras do projecto devido à estrutura 3D e às formas dá-lhe a liberdade muito mais experimental e abre-o avenidas novas da pesquisa na neurociência, na medicina, e nas aplicações da engenharia.”

Source:
Journal reference:

Pagan-Diaz, G.J., et al. (2019) Engineering geometrical 3-dimensional untethered in vitro neural tissue mimic. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.1916138116.